半導(dǎo)體氫氣傳感器：保障氫能儲(chǔ)能安全

近年來，隨著氫能在交通、儲(chǔ)能、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，我國加氫站建設(shè)數(shù)量的全球領(lǐng)先地位也引起了人們對氫能安全的關(guān)注。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)和內(nèi)在要求，隨著氫能應(yīng)用場景不斷增加，如何防范新的安全風(fēng)險(xiǎn)直接關(guān)系到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，我們需要推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和安全技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，提升氫安全技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)氫安全級別的升級，以確保氫能產(chǎn)業(yè)的安全和可持續(xù)發(fā)展。

儲(chǔ)能技術(shù)是我國追求“能源自給自足”和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要手段之一。目前，儲(chǔ)能站所應(yīng)用的主流技術(shù)是鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)。自1970年商用鋰電池誕生以來，無數(shù)從業(yè)者為了提高鋰電池的轉(zhuǎn)化效率而努力。如今，鋰電池的充電效率已經(jīng)達(dá)到90%以上，放電效率則是80%左右，這使得鋰電池在儲(chǔ)能站中具有穩(wěn)定的性能表現(xiàn)。然而，隨著模塊化電池制造業(yè)的日益成熟，鋰電池儲(chǔ)能站的利潤空間逐漸縮小。在競爭日益激烈的儲(chǔ)能市場中，尋找新的儲(chǔ)能技術(shù)成為企業(yè)謀求利潤的突破口。氫能儲(chǔ)能技術(shù)成為了備受關(guān)注的儲(chǔ)能“新秀”。

盡管氫能儲(chǔ)能技術(shù)具有悠久的研發(fā)歷史，但長期以來，由于技術(shù)水平和成本等因素的限制，它并未得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著可再生能源的快速發(fā)展，氫能儲(chǔ)能技術(shù)重新成為能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)。2022年3月，中國國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，首次系統(tǒng)性提出了氫能在交通領(lǐng)域以外的多個(gè)規(guī)模化應(yīng)用場景的發(fā)展規(guī)劃，包括儲(chǔ)能、發(fā)電與工業(yè)。

氫能儲(chǔ)能的原理是利用電解水制氫技術(shù)將水分解成氫氣和氧氣，然后將氫氣儲(chǔ)存在高壓氣瓶或其他儲(chǔ)存設(shè)備中。當(dāng)需要電力時(shí)，儲(chǔ)存的氫氣可以通過燃料電池等設(shè)備轉(zhuǎn)化為電力。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其高效、安全、環(huán)保等特性，并且可以有效地解決可再生能源發(fā)電的間斷性問題，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

盡管氫能儲(chǔ)能技術(shù)還需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展，但它已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，氫能儲(chǔ)能技術(shù)有望在未來成為一種重要的能源儲(chǔ)存和利用方式，為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

當(dāng)前，氫能的能量轉(zhuǎn)化率大約在60%~70%，與鋰電池的能量轉(zhuǎn)化率相比稍顯不足。預(yù)計(jì)到2050年，氫能源將滿足全球最終能源需求的7%。以氫能為核心的化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，涉及氫氣的制備、儲(chǔ)存和運(yùn)輸，以及以氫為燃料的發(fā)電。其中，氫儲(chǔ)能應(yīng)用的核心在于氫與其他能量形式（尤其是電）之間的轉(zhuǎn)換。在氫與電的轉(zhuǎn)換過程中，可再生能源發(fā)電后，電力被用于電解水制氫，制備出的氫氣被儲(chǔ)存下來，隨后用于燃?xì)廨啓C(jī)或燃料電池發(fā)電等能源化場景。

換言之，通過電氫之間的轉(zhuǎn)化，波動(dòng)性的綠電可以大規(guī)模轉(zhuǎn)化為氫能，進(jìn)行長周期的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和能源化使用。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)方面，氫儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)的部署，可以優(yōu)化提升電網(wǎng)系統(tǒng)的容量和靈活性。在發(fā)電側(cè)，氫儲(chǔ)能通過“電-氫-電”的轉(zhuǎn)換過程，可以促進(jìn)可再生能源的消納，平抑波動(dòng)；在電網(wǎng)側(cè)可以輔助調(diào)峰；在用電側(cè)可以靈活參與需求響應(yīng)，或者作為備用電源和離網(wǎng)電源使用。

波士頓咨詢董事總經(jīng)理、全球合伙人王海旭指出：“在以可再生電力為主導(dǎo)的電網(wǎng)系統(tǒng)中，氫能是最理想的長期儲(chǔ)能方式，也是靈活發(fā)電的清潔能源。氫能的能源化應(yīng)用場景正在迅速發(fā)展?！蹦壳?，燃?xì)廨啓C(jī)的摻氫和純氫發(fā)電、鍋爐的摻氫摻氨發(fā)電、燃料電池?zé)犭娐?lián)供等領(lǐng)域已有豐富的商業(yè)實(shí)踐。

盡管氫氣儲(chǔ)能技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，但我們也必須正視其存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。由于氫氣的高能性和易燃性，以及在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中可能出現(xiàn)的泄漏問題，氫氣泄漏可能導(dǎo)致能源浪費(fèi)，并存在引發(fā)火災(zāi)和嚴(yán)重爆炸事故的隱患。因此，目前氫氣主要在大型應(yīng)用場景中使用，并且需要使用專業(yè)性的設(shè)備以確保安全。

盡管如此，近年來氫燃料電池汽車的發(fā)展為氫氣儲(chǔ)能技術(shù)提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域。氫燃料電池汽車?yán)脷錃庾鳛槿剂?，可以?shí)現(xiàn)零排放的驅(qū)動(dòng)方式，對于減少交通尾氣排放、改善空氣質(zhì)量具有重要意義。此外，在工業(yè)生產(chǎn)過程中使用氫能源替代傳統(tǒng)的高碳能源也有利于降低工業(yè)生產(chǎn)的碳排放。

總體而言，盡管氫氣儲(chǔ)能技術(shù)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，但其在能源領(lǐng)域的應(yīng)用前景仍然廣闊。通過加強(qiáng)安全管理、提高設(shè)備專業(yè)性等措施，可以降低安全風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)一步推動(dòng)氫氣儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。對于氫氣儲(chǔ)能安全中氫氣泄漏檢測，工采網(wǎng)推薦半導(dǎo)體氫氣傳感器TGS2616-C00：TGS2616-C00是日本FIGARO研發(fā)的半導(dǎo)體原理傳感器，響應(yīng)快速、功耗低、體積小，TGS2616-C00 內(nèi)含全新開發(fā)的敏感素子，受酒精等干擾氣體的影響極小，而對氫氣具有較高的選擇性。非常適合用于檢測氫氣濃度變化?？梢詸z測10-3000ppm范圍的氫氣濃度。